焦柳線高路堤下沉病害分析與搶險措施研究

胡 文 靜

(中國鐵路武漢局集團有限公司宜昌綜合維修段，湖北 宜昌 443000)

0 引言

路基承受著鐵路線路自身重量及列車的動力荷載，同時還受各種外界因素的侵襲和各種不良地質條件以及人為因素的影響，從而造成鐵路路基病害分布廣、治理難、多發性強的特點[1]。為保證鐵路線路平順，列車正常運行，路基本體的穩定性尤為重要，因此對路基本體的沉降變形等病害需要重點關注[2]。朱俊勛等[3]對膠濟客專路基下沉進行了研究，通過對該區段路基下沉病害的形成機制進行分析，提出了相應的工程整治方案。陳勇智[4]結合工程實例證明采用注漿整治鐵路高路基病害效果顯著。

既有鐵路路基病害關乎著鐵路線路的正常和安全運營，做好鐵路路基病害的預防，且安全、經濟、快速有效地進行搶險措施對保證鐵路安全運營有著非常重要的現實意義。焦柳線由于修建條件的限制，近年來已發現多處高路堤路基下沉，其全線有多段為高路堤地段，為了更好的預防和確保鐵路行車安全，減少人民群眾的經濟財產損失，本文以焦柳線K780，K693兩個區段典型路基下沉為研究對象，總結分析了焦柳線典型高路堤路基下沉病害形成機理，提出了相應的搶險整治方案，并總結了相應的預防措施，以期為類似工程提供借鑒經驗。

1 工程概況

焦柳鐵路是中國第一條從河南焦作通往廣西柳州南站的鐵路，荊門橋工段管內線路位于湖北省西部，沿途所經行政區劃為荊門市、宜昌市、荊州市。管內焦柳線多為丘陵間雜高山、谷地，地形起伏、變化大。焦柳線荊門以北為漢江水系，荊門以南為長江水系，沿線河流多為季節性漲水河流。管內沿線地區多為亞熱帶季風氣候，無霜期長，降雨充沛，雨熱同季。

焦柳既有線由于當時修建條件的限制，路基防護技術標準較低，自運營以來，管內歷年產生不少路基病害，主要表現為：邊坡溜塌、路基下沉、翻漿冒泥等。焦柳線路堤地段比例較大，且路堤邊坡陡峭，近年汛期多處地段發生路基下沉。

2016年7月1日焦柳線普降大到暴雨，小時強降雨27.8 mm，連續降雨205.7 mm，7月1日我段防洪人員在巡查時發現行焦柳線上行K789+800～K790+000自路肩處溜坍、錯臺，嚴重影響行車安全。

2018年7月4日～7月5日，焦柳線玉泉寺區段最大1 h降雨10.3 mm，連續降雨112.1 mm，7月5日我段防洪人員雨后檢查時發現焦柳線玉泉寺—鴉雀嶺區間上行K692+900～K693+100路塹邊坡局部溜坍、錯臺，嚴重影響行車安全(見圖1)。

2 路基下沉病害形成機理

焦柳線路基填料性質較差，壓實質量不好，地基處理措施較弱，經過漫長的基底或填料自身沉降，路基面普遍出現下沉現象，甚至出現不均勻沉降現象，其中下沉嚴重中地段，成為降水的匯集區，在列車動荷載作用下形成道砟囊，進一步惡化路基填料，久而久之，形成以道砟囊為邊界的滑動面，從而加速路基的沉降變形或偏移，雨季更容易發生。

根據上述幾處典型高路堤路基下沉原因對比分析，結合現場調查和鉆孔資料，焦柳線高路堤路基下沉病害形成機理主要包括以下幾個方面。

2.1 路基填土的影響

該鐵路修建時高路堤區段均采用人工填土，厚度為8.6 m～12.0 m，填方以棄渣填土及風化的紅砂巖巖碎屑、碎塊為主，結構較松散，多呈中粗砂狀，密實度較差且不均勻。雨水的浸泡作用下導致土體結構的性質發生改變，產生軟化現象，在列車頻繁動荷載作用下路基下沉加劇。

2.2 降雨的影響

根據鐵路實時雨量監測系統數據查詢統計分析，焦柳線汛期(4月～9月)2011年—2017年平均降雨量為345 mm～655 mm，其中，長期雨水的作用，造成路基土體長期處于浸泡狀態，增加了土體含水量，隨著浸泡時間延長土體顆粒間黏聚力不斷減小，抗剪強度也同時降低，路基自身承載能力下降，在列車的重壓下路基下沉嚴重[5]。

2.3 周邊環境的影響

鐵路路基周邊地質環境，如地形地貌、地層巖性、雨水沖刷及水田浸泡提供了邊坡坍岸的有利條件。焦柳線K780，K693區間路基邊坡均為水田，坡腳水田內水位漲落導致坡腳土體被搬運，上部土體在下部土體被搬運后由于自重發生位移變化，并容易帶動岸坡土體后緣拉裂，形成坍岸。坍岸引起水坑岸坡發生劇烈變形，土體側向應力釋放，路基土體地基承載力降低，破壞了鐵路邊坡的穩定性，從而進一步加劇路基下沉變形[5]。

3 搶險整治方案

3.1 搶險整治要點

鐵路路基邊坡搶險整治需要在最短時間內保障鐵路線路的開通，同時保障路基整治的效果，及工程措施的經濟性和合理性。

1)提高路基整體強度，保證列車運行安全。

2)充分考慮既有線現場環境條件，合理布局方案，方便施工，同時應經濟合理有效。

3.2 搶險整治措施

災害發生后，立即組織人員趕赴現場進行搶險，采取坡腳打入鋼軌樁、坡面注漿等措施進行加固。

1)該區段采取限速措施(60 km/h)，并安排人員在現場進行看守并每2 h對線路設備進行檢查、每4 h進行坡面沉降變形監測工作，在路肩處及在沉降變形嚴重的區段做好橫斷面監測工作，分別在路肩、坡腰、墻頂平臺、擋墻頂、坡腳(擋墻)外0.5 m設置監測點，進行沉降和水平位移監測。

2)該區段采用鋼軌樁進行加固。鋼軌樁間距1.0 m，鉆孔直徑260 cm，梅花形布置，插入鋼軌后孔內注入水泥砂漿。具體布置形式詳見圖2。

3)該區段邊坡，采用注漿處理，水平夾角20°，靠坡頂中的1排夾角5°。注漿孔內插入直徑32 mm螺紋鋼筋，以錨固邊坡。

4 搶險整治效果

通過上述搶險整治方案，焦柳線上行K789+800～K790+000、焦柳線上行K692+900～K693+100搶險完畢后，有效地控制了路基下沉問題，極大地增強了路基穩定性，保證了行車安全。

5 預防措施

既有線由于修建條件的限制，在修建過程中高路堤地段路基填料較差，夯實不均，運行數年后，路基下沉病害凸顯，在日常維護中應加強檢查，做好提前預防。

5.1 路基檢查與監測

日常線路檢查保養過程中，尤其雨中雨后檢查時要注意觀察高路堤變化。同時在風險高路堤地段應注意實時測量鐵路路基下沉位移，可以準確掌握路基的下沉狀態，及時發現路基沉降隱患，盡早地消除風險隱患，確保鐵路運營安全[6]。

5.2 路基邊坡加固工程

路基邊坡加固能有效地防止路基下沉，降低外界因素對鐵路路基的影響，延長鐵路的使用年限。因地制宜制定科學合理的施工措施，確保鐵路路基邊坡的穩定性能，保障施工設計的經濟性和合理性[6]，做好路基邊坡加固整治，從根本上提升既有線路的路基質量。

6 結語

本文通過對焦柳線典型高路堤路基下沉進行總結分析，分別對路基下沉形成病害形成機理、搶險整治方案及預防措施等方面進行了討論，主要得出以下幾個方面結論：

1)路基下沉的主要因素是降雨量，路基本體結構及其周邊地質環境對邊坡失穩起著決定因素。

2)采用坡腳打入鋼軌樁、坡面鉆孔注漿和搶險整治方案，能有效地控制路堤下沉。該方案實踐證明效果顯著，可在類似搶險工程中得到應用推廣。

3)有效地預防措施能減少路基病害的發生，鐵路作業人員應提高對路基病害的認識，加強日常檢查和監測，科學有效地制定相應的路基邊坡加固措施防治路基災害，才能保證鐵路行車安全，減少災害損失。